垃圾DNA在调节节律中起关键作用

如果您曾经遇到过时差的情况，那么您就会知道身体昼夜节律的紊乱会导致其功能难以发挥。分子昼夜节律“钟”存在于整个人体的细胞中，不仅控制睡眠和唤醒周期-它们对人类健康的许多方面都至关重要。十多年来，研究人员一直在试图弄清它们的病因，以寻找对阿尔茨海默氏病，癌症和糖尿病等疾病的新见解。

到目前为止，这项研究一直集中在所谓的时钟基因上，该基因编码驱动蛋白质表达的振荡循环，从而影响生理和行为。但是，刚刚发表在《美国国家科学院院刊》上的研究表明，在生物钟中发现了一个新的齿轮-一个全基因组的调节层，由非编码核苷酸的小链组成，称为微小RNAS(miRNA)。

南加州大学凯克医学院的神经学，生物医学工程和定量计算生物学教务长史蒂夫·凯说：“我们已经看到了这些时钟基因的功能在许多不同疾病中如何真正重要。”“但是我们看不到的是一个完全不同的时髦基因网络，这对于昼夜节律调节也很重要，这就是我们所谓的非编码微RNA的整个疯狂世界。”

“垃圾DNA”被证明是昼夜节律的重要工具

miRNA以前被认为是“垃圾DNA”，现在已知通过阻止信使RNA产生蛋白质来影响基因表达。过去的研究表明，miRNA可能在生物钟的功能中起作用，但是确定基因组中数百个miRNA中的哪些可能涉及仍然是一个问题。

凯(Kay)和他的团队由凯克学院神经病学系研究助理周丽丽(Lili Zhou)领导，求助于位于圣地亚哥的诺华研究基金会(GNF)的基因组学研究所，该研究所创造了能够进行高通量实验的机器人。通过与该研究所的科学家合作，Zhou开发了一种高通量筛选器，用于通过将机器人分别转移到团队设计的能够发光的细胞中来检测近1000种miRNA的机制，该细胞基于细胞的24小时昼夜时钟周期。

“与GNF的合作使我们有可能进行第一个基于细胞的全基因组筛选方法，从而系统地识别数百种miRNA中哪些可能是调节昼夜节律的方法，” Zhou说。

凯说：“令我们惊讶的是，我们发现了大约110至120个miRNA能够做到这一点。”

在南卡罗莱纳州立大学生化专业的化学生凯特琳·米勒(Caitlyn Miller)的帮助下，研究人员随后通过使某些在发光细胞系中被屏幕鉴定出的miRNA失活，验证了对昼夜节律的影响。敲除miRNA对细胞的昼夜节律产生相反的影响，就像将其添加到细胞中一样。